新型压电摩擦阻尼器的有限元分析及试验研究

利用压电陶瓷的压电效应,研发出一种基于半主动控制的新型压电摩擦阻尼器,介绍其构造和工作原理。建立新型压电摩擦阻尼器的ABAQUS有限元模型,得出阻尼器在不同工况下的滞回曲线,并进行其滞回性能试验,用试验值验证阻尼器有限元模型的相似性,两者得到的阻尼器摩擦力变化趋势相近;采用ANSYS建立安装有新型压电摩擦阻尼器的输变电塔模型,利用MATLAB计算输变电塔模型各层的加速度响应,验证新型压电摩擦阻尼器在实际结构中的摩擦耗能性能,为其工程应用提供理论依据。     

压电-T型变摩擦阻尼器及其性能试验与分析

本文结合压电驱动器和T型摩擦阻尼器的特点，提出了压电-T型变摩擦阻尼器，并建立了阻尼器输入电压主动调节或按位移和速度相关调节的阻尼力模型。其次，设计制作了最大阻尼力450N、阻尼力可调倍数2.5～3倍的小比例模型压电-T型变摩擦阻尼器，进行了可调阻尼力性能试验，得到了输入电压主动调节和分别按位移和速度相关调节的阻尼力滞回曲线，试验结果与阻尼力模型分析结果吻合较好。此外，探讨了压电-T型变摩擦阻尼器的规格化设计，分别设计了最大阻尼力20kN和200kN、阻尼力可调倍数2的压电-T型变摩擦阻尼器参数。压电-T型变摩擦阻尼器构造简单、阻尼力调节方便、响应迅速，是一种性能优燎能阻尼器.     

新型压电变摩擦阻尼器的研发与性能试验

本文采用商用标准件叠层压电驱动器和圆形摩擦盘,研发了能提供水平任一方向可调摩擦阻尼力的新型压电变摩擦阻尼器,能与圆形隔震垫协同工作复合而成智能隔震系统.文中首先提出了新型压电阻尼器的基本结构,制作了试验室比例的模型;其次针对压电驱动器变形在微米数量级的特点和约束钢架的刚度特性,提出了基于有限元分析的形状系数和可调正压力计算方法.并用约束钢架变形试验验证了有限元分析的正确性;最后通过阻尼器性能试验提出了连续型的阻尼力计算模型,一种适合于实际工程应用的摩擦阻尼力模型.提出的新型压电摩擦阻尼器构造简单,阻尼力调节方便,响应速度快,特别是便于进一步增大阻尼力调节倍数,能够较大地推动压电阻尼器实用化进程.     

压电材料智能摩擦阻尼器对高耸钢塔结构风振反应的半主动控制

压电材料是一种新型智能材料。本文将压电材料和被动摩擦阻尼器相结合设计出一种新型智能摩擦阻尼器,并采用基于经典最优控制理论的半主动控制策略对高耸钢塔结构风振反应的控制进行了研究,对国内即将兴建的第一高钢电视塔──合肥翡翠电视塔进行了算例分析。为满足摩擦阻尼器对高耸钢塔结构风振控制的特殊需要、文中还建立了房耸钢塔结构的空间桁架有限元模型和串联多自由度体系模型,并在形成广义控制力作用位置矩阵和计算摩擦阻尼器两端的相对位移的过程中综合地运用了这两种力学模型。本文研究表明,压电材料智能摩擦阻尼器可以有效地抑制高耸钢塔结构的风振反应。     

压电材料智能摩擦阻尼器对高耸钢塔结构风振反应的半主 …

压电材料是一种新型智能材料。本文将压电材料和被动摩擦阻尼器相结合设计出一种新型智能摩擦阻尼器,并采用基于经典最优控制理论的半主动控制策略对高耸钢塔结构风振反应的控制进行了研究,对国内即将兴建的第一高钢电视塔－－合肥悲翠电视塔进行了算例分析。为满足摩擦阻尼器对高耸钢塔结构风振控制的特殊需要,文中还建立了高耸钢塔结构的空间桁架有限元模型和串联多自由度体系模型,并在形成广义控制力作用位置矩阵和计算摩擦阻     

新型压电摩擦阻尼器力学性能及应用分析

为了使结构在地震过程中能有效地抗震耗能,提出了一种新型的半主动压电摩擦阻尼器。对压电陶瓷的电压-位移关系进行了理论和试验分析。详细介绍了新设计的压电摩擦阻尼器的构造和工作原理。测试和分析了压电摩擦阻尼器在不同预压力和不同工作压电陶瓷数量下的出力性能和阻尼器的摩擦系数。论述了适用于该阻尼器的模糊控制理论并建立了模糊控策略。最后基于所设计的压电摩擦阻尼器和所形成的模糊控制策略,利用MATLAB软件对一个拟进行振动台试验的输变电塔模型进行了模拟,得到了输变电塔模型在无阻尼器和有阻尼器两种情况下的顶层位移和加速度时程曲线,并对其进行了对比分析。结果表明,所研发的新型压电摩擦阻尼器具有良好的出力性能,使结构能有效地抗御地震灾害。     

基于SMA-压电摩擦智能阻尼器的空间杆系结构优化控制

基于形状记忆合金(SMA)的超弹性特性和压电陶瓷(PZT)逆压电效应,设计了一种SMA-压电摩擦智能阻尼器。针对遗传算法局部搜索能力差,容易陷入早熟的缺陷,提出了一种改进的遗传算法,并以多模态控制性能指标作为优化准则,对一空间杆系结构的阻尼器布置进行了优化分析。采用线性二次型最优控制(LQR)算法,选取4个阻尼器,分析了未改进和改进后的两种最优布置方案对结构地震反应的控制效果。结果表明,改进后的遗传算法有更好的收敛性,更强的寻优能力,能使阻尼器得到更优的布置位置;改进的遗传算法得到的阻尼器优化布置方案可以更加有效地降低结构的地震峰值反应。     

地震作用下压电摩擦阻尼器网壳结构的动力稳定度判定研究

在能量法的基础上推导了杆系结构的动力稳定度判定准则,运用本课题组自主研究的压电摩擦阻尼器的各种参数,并提取参数运用到结构体系中。通过在单层网壳结构中设置压电摩擦阻尼器,利用稳定度判定准则分析了没有压电阻尼器和嵌有压电阻尼器的网壳结构的动力失稳特性。结果表明:结构动力稳定度能量判定准则能够有效地判别结构动力失稳的时刻,能直观的分析结构各个状态的参数。判定过程方便,判定结果直观,并且说明压电阻尼器能有效抑制网壳结构的振动响应。     

SMA复合摩擦阻尼器性能的试验研究

利用形状记忆合金(SMA)的超弹性效应及高阻尼性能,结合传统Pall摩擦型阻尼器的特点,提出了一种SMA复合摩擦阻尼器。在建立阻尼器力学分析模型的基础上,对SMA复合摩擦阻尼器的性能进行了试验研究,分析了位移幅值、加载频率等对阻尼器的等效刚度、单位循环耗能和等效阻尼比的影响,并与理论分析结果进行了对比。研究表明,SMA复合摩擦阻尼器在加卸载循环下会形成比较稳定的滞回曲线,表明这种阻尼器具有良好的耗能能力。     

基于有限元分析高压输电塔结构的地震反应

输电塔结构是重要的生命线工程,对风和地震等环境荷载十分敏感。近几年,世界各地发生过多起输电塔破坏事件,给人们的生命财产和社会经济带来了巨大的损失。因此,对输电塔在风荷载和地震作用下进行更精确的分析就显得十分重要。本文采用SAP2000有限元分析软件,使用三维模型对高压输电塔结构进行多个地震动作用下的模拟计算分析。通过对同一输电塔结构输入多种不同的地震动,研究了地震的随机性对输电塔结构地震反应的影响。经对输电塔在不同地震动作用下地震结构反应的数据处理,比较其最大应力、最小应力和变形值,获得结构的地震反应特征。进一步将数据进行拟合得数值模拟计算的离散情况,从而给出不同地震动下输电塔结构地震反应的更一般情况。     

新型金属-摩擦阻尼器试验研究及数值分析

传统的屈曲约束支撑通常被设计为在大震作用中消耗能量,小震作用下为该结构提供了抗侧刚度。为了克服这一缺点,结合屈曲约束支撑和长圆孔摩擦阻尼器的工作原理,提出了一种基于屈曲约束支撑和长圆孔摩擦阻尼器串联的新型阻尼器,对该阻尼器进行了低周反复荷载试验,分析了其滞回性能、刚度退化等。试验结果表明：新型金属-摩擦阻尼器滞回曲线饱满,通过设置不同的螺栓预紧力可以使阻尼器达到分阶段能耗的目标。利用ABAQUS数值仿真软件对新型金属-摩擦阻尼器进行了数值分析准确性验证。并通过改变模拟试件屈服比例值,了解屈服比例变化对新型金属-摩擦阻尼器抗震性能的影响。结果表明：数值模拟滞回曲线与试验曲线基本一致;屈服比例的增加对阻尼器刚度退化、滑动承载力有明显影响。     

新型自复位变摩擦阻尼器试验研究

目前阻尼器运用广泛,但传统摩擦阻尼器无法适应不同的振动强度,且在地震作用后损坏严重,没有自复位功能。文章利用形状记忆合金的超弹性,提出一种新型的自复位变摩擦阻尼器,介绍了阻尼器的构造、基本工作原理并推导了其力学模型,之后对阻尼器进行了力学试验。得到如下结论：该阻尼器不仅能在不同等级地震作用下满足耗能要求,还具有良好的自复位能力;力学试验得到的滞回曲线与理论推导的力学模型吻合较好,印证了力学模型的正确性;该阻尼器耗能能力随着合金丝直径、螺栓预紧力和坡面坡度的增大而增强;残余位移随着合金丝直径和坡面坡度增大而减小、随着预紧力增大而增大。     

滑动长孔螺栓摩擦阻尼器力学性能试验研究

本文在已有摩擦阻尼器的基础上,设计可应用于装配式剪力墙竖向接缝的阻尼器。通过改变摩擦材料、高强螺栓预紧力等参数,对阻尼器工作性能参数（起滑力、起滑位移、等效初始刚度等）进行对比分析。研究结果表明,当摩擦材料为黄铜板、铝板及碳纤维板时,2个受力方向的起滑力相差不大,而当摩擦材料为橡胶板时,由于橡胶自身强度较低,2个受力方向的起滑力差异较大,工作性能相对较差;4种材料起滑位移及等效初始刚度在不同预紧力下按照一定规律变化,表现出较好的工作性能。在实际应用中,应设置碟形垫片以保证预紧力的稳定,使阻尼器工作性能良好。     

基于几何非线性的Pall型摩擦阻尼器滞回特性分析与试验验证

本文从Palll摩擦阻尼器四连杆机构的几伺非线性变形特征出发,分析一种改进的Pall摩擦阻尼器--T形芯板摩擦阻尼器的滞回特性以及支撑的受力特点.本文与不考虑几何非线性的简化计算方法得到完全不同的结论:支撑的拉力在阻尼器起滑后并不保持为一常数,而是呈显著增加趋势,支撑最大拉力可达起滑时的2～3倍.试验结果也充分验证了这一结论.这一结论意味着按传统简化计算方法设计的Pall阻尼结构可能存在较大安全隐患.     

基于统计的小波包分析的输电塔结构损伤预警

本文针对输电塔结构的损伤特点,提出了基于统计过程控制理论和小波包分析实现输电塔结构损伤预警的方法。首先将振动测试信号进行小波包分解,然后以小波包系数节点能量作为识别损伤的特征向量建立相应的损伤因子,通过统计过程控制理论计算其单侧置信上限,实现输电塔结构的损伤预警。为了证明该方法,对一个三层输电塔结构模型进行了试验研究,结果表明该方法能够有效地识别损伤的发生。     

新型钢筋混凝土摩擦阻尼器的研究

提出了一种新型钢筋混凝土摩擦阻尼器的构造和工作原理。在实验室建立了一个两层复合隔震的钢框架模型,该模型采用了新型钢筋混凝土摩擦阻尼器和隔震墩并联作为隔震层。通过对多种工况下的钢框架模型进行振动台激振试验,分析对比试验数据,研究该新型钢筋混凝土摩擦阻尼器-隔震墩并联复合隔震层在不同预紧力和不同加速度幅值输入时的动力特性及减震效果。本试验结果表明,新型钢筋混凝土摩擦阻尼器具有优秀的耗能减震性能。新型钢筋混凝土摩擦阻尼器-隔震墩并联复合隔震技术是一种减震效果明显,廉价实用,极具前景的新型隔震技术。     

连接型摩擦阻尼器对基础隔震结构地震响应位移控制的试验研究

为了避免和减轻由过大的隔震层位移引起的损害,井上等人提出了一种控制隔震层位移的新型控制装置-连接摩擦阻尼器。介绍了阻尼器的构造和工作原理,通过对阻尼器进行单体试验和振动台试验,研究阻尼器的性能、控制效果以及对上部结构振动特性的影响。试验结果表明:连接型摩擦阻尼器具有完全弹塑形恢复力特性,对隔震层最大位移制控效果明显,同时也会略微放大上部使结构加速度。由于连接型摩擦阻尼器连接后隔震层刚度增加,使得上部结构的高频振动成分增加。但是,在连接型摩擦阻尼器连接的瞬间,并未出现加速度急剧增加的问题。     

大跨越输电塔-线耦联体系振动台试验模型设计研究

以某220V大跨越输电线路为背景,研究了大跨越输电塔-线耦联体系振动台试验模型设计。根据相似理论对输电塔模型设计,运用刚度等效原则确定各构件截面尺寸,通过有限元模型计算和试验模型白噪声扫频,得到输电塔的基频计算值与试验值。根据导(地)线动力特性和质量相似关系,对导(地)线进行二次缩尺,确定了导(地)线弧垂和线密度,对比分析了原型的频率和试验模型的频率。采用完全质量配重方法对大跨越塔-线体系缩尺模型进行配重,以期获取结构弹塑性响应结果。该缩尺模型设计理论可为大跨越输电塔-线体系结构振动台试验设计提供参考和依据。     

滑移隔震结构设置连接摩擦阻尼器的地震反应研究

针对罕遇地震作用下,滑移隔震结构滑移量过大控制力不足的问题,提出了带有连接部件,控制滑移隔震结构过大滑移量的被动控制装置-连接摩擦阻尼器。研究滑移隔震结构附加连接摩擦阻尼器时的地震反应情况,并通过实际算例分析表明:滑移隔震结构附加连接摩擦阻尼器能够在不削弱滑移隔震支撑对中小地震控制效果的基础上,有效地控制大震以及罕遇地震作用时,隔震层的最大滑移量和上部结构的响应加速度。验证了滑移隔震结构附加连接摩擦阻尼器的有效性和适用性。